KR101528229B1 - 튜브 지지대가 구비된 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 쌍의 헤더 탱크를 연결하는 써포트에 튜브 지지대를 돌출 형성시켜 튜브 지지대가 다수개의 튜브 중 외측에 위치한 튜브에 접촉되도록 함으로써, 열교환기의 반복적인 팽창이나 수축시 상기 외측에 위치한 튜브와 헤더 탱크와의 열융착점이 쉽게 피로 파손되는 것을 방지할 수 있는 열교환기에 관한 것이다.

열교환기, 튜브 지지대, 써포트, 피로, 파손, 열융착점

Description

튜브 지지대가 구비된 열교환기{Heat exchanger having a tube supporter}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 쌍의 헤더 탱크를 연결하는 써포트에 튜브 지지대를 돌출 형성시켜 튜브 지지대가 다수개의 튜브 중 외측에 위치한 튜브에 접촉되도록 함으로써, 열교환기의 반복적인 팽창이나 수축시 상기 외측에 위치한 튜브와 헤더 탱크와의 열융착점이 쉽게 피로 파손되는 것을 방지할 수 있는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 차량의 공조시스템이나 내연기관의 냉각시스템의 일부로서, 공조시스템의 경우 응축기(Condenser) 또는 증발기(Evaporator)와 같은 열교환기는 냉각수나 냉매와 같은 열교환매체가 유동할 수 있는 유로가 형성되어, 열교환매체가 유로를 따라 흐르는 동안 외기와 열교환이 이루어지도록 한다.

또한, 내연기관의 냉각시스템은 엔진의 실린더 주위에 물재킷이 설치되어 그 속에 냉각수가 순환되고, 순환된 냉각수가 차량의 전방에 설치된 라디에이터로 이송되어 팬에 의해 송풍되는 공기로 냉각된다.

이와 같은 열교환기는 일반적으로 도1에 도시된 바와 같이, 내부에 열교환매체가 유동하는 다수개의 튜브(10)가 구비되고, 상호 이웃한 튜브(10)들 사이 및 다 수개의 튜브(10) 중 외측에 위치한 튜브의 외측면에는 방열 효과를 향상시키기 위한 방열핀(20)이 설치된다.

또한, 다수개의 튜브(10)의 양측 단부가 각각 체결되는 한 쌍의 헤더 탱크(30)가 구비되고, 한 쌍의 헤더 탱크(30) 사이에는 한 쌍의 헤더 탱크(30)를 연결하기 위한 써포트(40)가 설치된다.

한편, 다수개의 튜브(10)의 양측 단부는 한 쌍의 헤더 탱크(30)에 결합되는데, 통상적으로 헤더 탱크(30)에 열융착됨으로써 결합된다.

따라서, 열팽창이나 내압에 의하여 열교환기가 팽창 또는 수축하는 경우 튜브(10)와 헤더 탱크(30)와의 열융착점이 쉽게 피로 파손되는 문제점이 발생하게 된다.

한편, 열에 의한 반복적인 피로 시험이나 내압 시험 결과 튜브(10)와 헤더 탱크(30)와의 열융착점 중 상기 외측에 위치한 튜브(10)와 헤더 탱크(30)와의 열융착점이 피로 파손에 취약한 것으로 밝혀졌다.

따라서, 열교환기가 반복적인 내압이나 열팽창에 의하여 변형됨으로써 튜브(10)와 헤더 탱크(30), 특히 상기 외측에 위치한 튜브(10)와 헤더 탱크(30)의 열융착점이 피로 파손되는 것을 방지할 필요성이 대두된다.

본 발명은 열교환기가 반복적인 내압이나 열팽창에 의하여 변형됨으로써 튜브와 헤더 탱크, 특히 튜브 중 외측에 위치한 튜브와 헤더 탱크의 열융착점이 피로 파손되는 것을 방지할 수 있는 열교환기를 제공하고자 한다.

본 발명은 열교환매체가 흐르는 다수개의 튜브(100), 상기 튜브(100)들 사이에 설치되는 방열핀(200), 상기 튜브(100)의 양측 단부가 각각 체결되는 한 쌍의 헤더 탱크(300) 및 상기 한 쌍의 헤더 탱크(300)를 연결하는 써포트(400)를 포함하는 열교환기에 있어서, 상기 다수개의 튜브(100) 중 외측에 위치한 튜브에 가해지는 하중을 지지하도록, 상기 써포트(400)에는 상기 써포트(400)의 바닥면(410)이 절취되어 절곡됨으로써 상기 다수개의 튜브(100) 중 외측에 위치한 튜브와 접촉하는 튜브 지지대(500)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 튜브 지지대가 구비된 열교환기에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 튜브 지지대(500)는 상기 써포트(400)의 바닥면(410)이 절취되어 절곡됨으로써 형성될 수 있는데, 상기 튜브 지지대(500)는 상기 써포트(400)의 바닥면(410)에 형성되는 제1 절곡선(510) 및 상기 다수개의 튜브(100) 중 외측에 위치한 튜브와 접촉하는 부분이 면접촉하도록 상기 제1 절곡선(510)과 이격되어 형성되는 제2 절곡선(520)을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 헤더 탱크(300) 사이의 거리는 640~660 mm 이고, 상기 한 쌍의 헤더 탱크(300)의 길이는 각각 460~480 mm 이고, 상기 한 쌍의 헤더 탱크(300)의 너비는 각각 11~17 mm 이고, 상기 튜브 지지대(500) 중 상기 제1 절곡선(510)과 제2 절곡선(520) 사이에 형성되는 평면부분은 상기 한 쌍의 헤더 탱크(300) 중 인접한 헤더 탱크와 9~19 mm 만큼 이격된 지점에 위치할 수 있다.

본 발명은 튜브 지지대가 자동차용 열교환기의 반복적인 팽창과 수축시 다수개의 튜브 중 외측에 위치한 튜브에 작용하는 하중의 일부를 분담하여 상기 외측에 위치한 튜브와 헤더 탱크(300)와의 열융착점이 쉽게 피로 파손되는 것을 방지하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 튜브 지지대가 자동차용 열교환기의 반복적인 팽창과 수축시 상기 외측에 위치한 튜브에 작용하는 하중의 일부를 분담하여 상기 외측에 위치한 튜브 외측면에 설치된 방열핀이 써포트에 의하여 쉽게 파손되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이하, 도면을 참조하며 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 일실시예의 사시도를, 도3은 본 발명의 일실시예의 써포트 및 튜브 지지대의 절개 사시도를, 도4는 본 발명의 일실시예의 주요부의 정면도를, 도5는 튜브 지지대가 없는 열교환기 및 본 발명의 일실시예의 변형량의 등고선도를, 도6은 본 발명의 일실시예의 튜브 지지대의 설치 거리 s에 따른 변형량의 그래프를 나타낸다.

도2를 참조하면 본 발명의 일실시예는 열교환매체가 흐르는 다수개의 튜브(100)가 구비되고, 상호 이웃한 튜브(100)들 사이 및 다수개의 튜브(100) 중 외측에 위치한 튜브의 외측면에는 방열 효과를 향상시키기 위한 방열핀(200)이 설치된다. 또한, 다수개의 튜브(100)의 양측 단부가 각각 체결되는 한 쌍의 헤더 탱크(300)가 구비되고, 한 쌍의 헤더 탱크(300) 사이에는 한 쌍의 헤더 탱크(300)를 연결하기 위한 써포트(400)가 설치된다. 다수개의 튜브(100)의 양측 단부는 열융착됨으로써 한 쌍의 헤더 탱크(300)에 결합된다.

도2 및 도3을 참조하면 써포트(400)에는 다수개의 튜브(100) 중 외측에 위치한 튜브와 접촉하는 튜브 지지대(500)가 돌출 형성된다. 튜브 지지대(500)는 열교환기의 반복적인 팽창과 수축에 의해 다수개의 튜브(100) 중 외측에 위치한 튜브에 가해지는 하중을 지지하여, 상기 외측에 위치한 튜브와 헤더 탱크(300)와의 열융착점이 피로 파손되는 것을 방지하기 위한 것이다.

도3을 참조하면 써포트(400)는 바닥면(410) 및 바닥면(410) 양측에 각각 세워지는 측면(420)을 포함할 수 있는데, 튜브 지지대(500)는 써포트(400)의 바닥면(410)이 절취되어 바닥면(410) 하부로 절곡됨으로써 형성될 수 있다.

도3을 참조하면 튜브 지지대(500)는 제1 절곡선(510) 및 제2 절곡선(520)을 포함할 수 있다. 제2 절곡선(520)은 제1 절곡선(510)으로부터 튜브 지지대(500) 단부쪽으로 이격되어 형성된다. 제1 절곡선(510)은 튜브 지지대(500)를 써포트(400)의 바닥면(410) 하부로 절곡하기 위한 것이고, 제2 절곡선(520)은 튜브 지지대(500)의 단부를 포함한 소정부분이 상기 외측에 위치한 튜브와 면접촉하도록 하 기 위한 것이다. 튜브 지지대(500) 중 제2 절곡선(520)으로부터 단부 사이의 부분이 상기 외측에 위치한 튜브와 면접촉함으로써 상기 외측에 위치한 튜브의 손상이 방지된다.

도2를 참조하면 한 쌍의 헤더 탱크(300) 사이의 거리 d는 640~660 mm이고, 한 쌍의 헤더 탱크(300)의 길이 l는 각각 460~480 mm이고, 한 쌍의 헤더 탱크(300)의 너비 w는 각각 11~17 mm일 수 있다.

도3 및 도4를 참조하면 튜브 지지대(500) 중 제1 절곡선(510)과 제2 절곡선(520) 사이에 형성되는 평면부분은 헤더 탱크(300)와 평행하게 세워지는데, 상기 제1 절곡선(510)과 제2 절곡선(520) 사이에 형성되는 평면부분이 한 쌍의 헤더 탱크(300) 중 인접한 헤더 탱크로부터 이격되어 설치되는 거리인 튜브 지지대(500)의 설치 거리 s는 9~19 mm 일 수 있다.

도4에는 상기 튜브 지지대(500)의 설치 거리 s가 9~19 mm인 경우가 도시되어 있다. 이 경우 한 쌍의 헤더 탱크(300) 사이의 거리 d는 650 mm이고, 한 쌍의 헤더 탱크(300)의 길이 l는 각각 470 mm이고, 한 쌍의 헤더 탱크(300)의 너비 w는 각각 14 mm이다.

도5에는 한 쌍의 헤더 탱크(300) 사이의 거리 d는 650 mm이고, 한 쌍의 헤더 탱크(300)의 길이 l는 각각 470 mm이고, 한 쌍의 헤더 탱크(300)의 너비 w는 각각 14 mm인 경우의 열교환기의 변형량의 등고선도가 도시되어 있다. 이 가운데 도5의 (a)는 튜브 지지대(500)가 설치되지 않은 경우이고, 도5의 (b)는 상기 튜브 지지대(500)의 설치 거리 s가 9 mm인 경우이고, 도5의 (c)는 상기 튜브 지지대(500)의 설치 거리 s가 14 mm인 경우이고, 도5의 (d)는 상기 튜브 지지대(500)의 설치 거리 s가 19 mm인 경우이다.

도6에는 본 발명의 일실시예의 상기 튜브 지지대(500)의 설치 거리 s에 따른 변형량의 그래프가 도시되어 있다.

도5 및 도6을 참조하면 상기 외측에 위치한 튜브의 변형량은 상기 튜브 지지대(500)의 설치 거리 s가 14mm 인 경우가 가장 작고, 튜브 지지대(500)가 설치되지 않은 경우는 튜브 지지대(500)가 설치된 경우에 비하여 크게 나타나는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 일실시예는 튜브 지지대(500)가 자동차용 열교환기의 반복적인 팽창과 수축시 상기 외측에 위치한 튜브에 작용하는 하중의 일부를 분담하여 상기 외측에 위치한 튜브와 헤더 탱크(300)와의 열융착점이 피로 파손되는 것을 방지하는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 일실시예는 튜브 지지대(500)가 자동차용 열교환기의 반복적인 팽창과 수축시 상기 외측에 위치한 튜브에 작용하는 하중의 일부를 분담하여 상기 외측에 위치한 튜브 외측면에 설치된 방열핀이 써포트(400)에 의하여 파손되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

상기한 일실시예의 경우 튜브 지지대(500)는 써포트(400)의 바닥면(410)이 절취되어 바닥면(410) 하부로 절곡됨으로써 형성되는 것으로 하였으나, 다른 실시예의 경우 튜브 지지대(500)는 써포트(400)의 바닥면(410)으로부터 상기 외측에 위치한 튜브(100) 방향으로 돌출 형성되는 별도의 부재일 수 있다.

도1은 종래의 열교환기의 사시도.

도2는 본 발명의 일실시예의 사시도.

도3은 본 발명의 일실시예의 써포트 및 튜브 지지대의 절개 사시도.

도4는 본 발명의 일실시예의 주요부의 정면도.

도5는 튜브 지지대가 없는 열교환기 및 본 발명의 일실시예의 변형량의 등고선도.

도6은 본 발명의 일실시예의 튜브 지지대의 설치 거리 s에 따른 변형량의 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:튜브 200:방열핀

300:헤더 탱크 400:써포트

410:바닥면 420:측면

500:튜브 지지대 510:제1 절곡선

520:제2 절곡선

Claims (3)

1. 삭제
2. 열교환매체가 흐르는 다수개의 튜브(100), 상기 튜브(100)들 사이에 설치되는 방열핀(200), 상기 튜브(100)의 양측 단부가 각각 체결되는 한 쌍의 헤더 탱크(300) 및 상기 한 쌍의 헤더 탱크(300)를 연결하는 써포트(400)를 포함하는 열교환기에 있어서,

   상기 다수개의 튜브(100) 중 외측에 위치한 튜브에 가해지는 하중을 지지하도록, 상기 써포트(400)에는 상기 써포트(400)의 바닥면(410)이 절취되어 절곡됨으로써 상기 다수개의 튜브(100) 중 외측에 위치한 튜브와 접촉하는 튜브 지지대(500)가 돌출 형성되며,

   상기 튜브 지지대(500)는 상기 써포트(400)의 바닥면(410)에 형성되는 제1 절곡선(510) 및 상기 다수개의 튜브(100) 중 외측에 위치한 튜브와 접촉하는 부분이 면접촉하도록 상기 제1 절곡선(510)과 이격되어 형성되는 제2 절곡선(520)을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 지지대가 구비된 열교환기.
3. 열교환매체가 흐르는 다수개의 튜브(100), 상기 튜브(100)들 사이에 설치되는 방열핀(200), 상기 튜브(100)의 양측 단부가 각각 체결되는 한 쌍의 헤더 탱크(300) 및 상기 한 쌍의 헤더 탱크(300)를 연결하는 써포트(400)를 포함하는 열교환기에 있어서,

   상기 다수개의 튜브(100) 중 외측에 위치한 튜브에 가해지는 하중을 지지하도록, 상기 써포트(400)에는 상기 써포트(400)의 바닥면(410)이 절취되어 절곡됨으로써 상기 다수개의 튜브(100) 중 외측에 위치한 튜브와 접촉하는 튜브 지지대(500)가 돌출 형성되며,

   상기 한 쌍의 헤더 탱크(300) 사이의 거리는 640~660 mm이고,

   상기 한 쌍의 헤더 탱크(300)의 길이는 각각 460~480 mm이고,

   상기 한 쌍의 헤더 탱크(300)의 너비는 각각 11~17 mm이고,

   상기 튜브 지지대(500) 중 제1 절곡선(510)과 제2 절곡선(520) 사이에 형성되는 평면부분은 상기 한 쌍의 헤더 탱크(300) 중 인접한 헤더 탱크와 9~19 mm 만큼 이격된 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는 튜브 지지대가 구비된 열교환기.

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